[实用新型]基于摄像头的与机器人低耦合的智能充电桩系统

说明书

本实用新型提供了一种基于摄像头的与机器人低耦合的智能充电桩系统，包括：充电桩部分：包括充电桩控制模块、电源适配器、充电电极模块、第一无线通信模块(6)、状态显示模块、摄像头(4)和散热风扇(3)；以及充电头部分：包括充电头控制模块(2‑1)、充电接头模块(2‑2)、第二无线通信模块(2‑3)、通信接口(2‑4)和固定模块(2‑5。本实用新型结构简单实现方便且成本低、使用便捷、对环境和机器人的机械性能的兼容性强、工作可靠性高、实用性强、智能化程度高，并且和机器人耦合程度低。

技术领域

本实用新型涉及机器人自主定位和导航技术在充电桩技术领域的应用，特别是一种与机器人耦合度较低的基于摄像头技术的智能充电技术领域。

背景技术

移动机器人越来越多的应用到现实生活中，譬如扫地、导游、导购、咨询机器人等，人们对机器人长期值守、增加活动范围、延长自治时间等功能要求也越来越高。目前，移动机器人都是使用高质量的机载可充电蓄电池组来给自身供电，但是一般只能维持几个小时，一旦电能耗尽，必须采用人工干预的方式来给机器人充电，这阻碍了机器人的长期自治。

由于常见的移动机器人动力能源的无缆化及主要依赖高品质的机载蓄电池组，如何让机器人在无人工干预环境下安全可靠、快速高效地实现自主充电是实现机器人长期自治的一项关键技术。

现有的机器人接触式自主充电技术方案主要分为半自主和自主两种：

(1)半自主方案：主要是机械引导，是在机器人和充电桩对准误差比较大的情况下增加的辅助方法，辅助方法包括导轨、地磁、喇叭式充电接口和可调节供电头等，总的来说结构比较复杂，安装过程繁琐，同时对准充电的过程缺乏柔性，对机器人的机械性能有较大影响；成本相对来说也比较大，对环境要求严格，智能化程度很低。

(2)自主方案：现在主要的技术所用传感器有激光、红外、声纳、摄像头、双目相机等等，也有多种传感器的融合，总的来说都是机器人在充电引导过程中占主要地位，而且充电设备只是特定机器人的配套设备；同时在充电过程中的管理不够智能，不能自行判断机器人充电的状态，在充电过程中和机器人的交互太少；机器人远程回归充电桩的时间长且盲目，效率低，甚至存在电池能力耗尽前，机器人无法寻找到充电桩导致电池过度放电，造成损坏电池或者停机等问题。

现有的自主式充电引导设备的特点决定了它们的局限性，表现在：

(1)充电桩的普适性低：主要指能适应不同系统、平台、机械性能以及形状大小等待充电机器人的能力较低。

(2)充电桩的引导充电成功率和效率低。

(3)结构复杂和安装过程繁琐：需要类似于导轨、喇叭充电口和地磁等辅助对准设施，并且对充电桩的结构做复杂的调整来弥补对准的误差；诸如红外、激光等自主引导充电设备安装过程复杂。

(4)成本高：需要额外的设备和机械结构，因而成本较高。

(5)智能化程度较低。

(6)现有的充电桩识别方法中还存在硬件特性敏感、缺乏普遍环境适应性、引导精度不够理想、容错及纠错能力不够强壮，且在结构设计合理性、科学、经济等方面还有缺陷。

因此这些机器人自主充电技术所存在的问题急需我们去解决。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、实现方便且成本低、使用便捷、对环境和机器人的机械性能的兼容性强、工作可靠性高、实用性强、智能化程度高以及和机器人耦合程度低的一种基于摄像头的智能充电系统及方法。

本实用新型的一个目的在于提供一种基于摄像头的与机器人低耦合的智能充电桩系统，包括：